В холодное время важно не только обогреть помещение, но и сделать это как можно быстрее. Обычные радиаторы при всей своей надёжности и эффективности действуют довольно медленно. Ускорить процесс нагрева воздуха помогает водяной калорифер с вентилятором, концентрирующий и разгоняющий тепло.
Так называется техническое устройство, предназначающееся для нагревания воздуха. Часто его применяют для отопления производственных зданий. В зависимости от используемого теплоносителя выделяют три вида калориферов.
Электрические устройства
Нагрев обеспечивается за счёт раскалённых спиралей или пластин из тугоплавких металлов, при этом происходит смена электрического сопротивления, требующая достаточно много электричества. Степень нагревания пластин прямо пропорциональна силе тока, протекающего через них. Электрокалориферы просты в установке, эффективны, не требуют обязательной теплоизоляции кабеля, для большего удобства использования оснащаются термодатчиками регулирования температуры.
Среди недостатков следует отметить высокую стоимость и большие энергетические затраты в процессе эксплуатации даже в небольших помещениях. В случае долгой работы есть риск перегрева и поломки устройства. Для решения этой проблемы некоторые модели комплектуются системой защиты.
Паровые установки
В качестве теплоносителя используется сухой пар, который подаётся сверху и расходится по вертикальным трубкам, отдающим тепло в атмосферу. Процесс отопления даже больших помещений занимает минимум времени. Образовавшийся конденсат выводится через конденсатоотводчик. В сильные холода дополнительно применяется дренаж, предотвращающий замерзание воды.
Поступающий в калорифер пар должен иметь постоянное давление определённой величины, не зависящей от температуры приточных воздушных потоков.
Водяные аппараты
Внутри таких калориферов циркулирует вода, которая отдаёт тепловую энергию воздуху. По своим характеристикам она не уступает другим видам теплоносителей, но обходится гораздо дешевле. Благодаря невысокой цене, совместимости с центральной системой отопления и большому ассортименту водяные воздухонагреватели с вентилятором успешно применяются в быту. Однако зимой вода в них может замерзать, что приведёт к нарушению корпуса. Для предотвращения проблем следует предусмотреть специальную защиту.
Разные модели обогревателей используются в жилых домах, магазинах, офисах, складах, аэропортах и т. д. Вентилятор позволяет эффективно разгонять не только горячий, но и холодный воздух, что очень удобно летом.
Конструкция и принцип действия
Основная функция водяных калориферов заключается в нагревании большого объёма воздуха. Дополнительно они осуществляют подогрев приточной струи, позволяющий сохранить уже имеющееся тепло. Происходит это благодаря особой конструкции прибора, включающей:
Нагреватель. Выполнен в виде трубки из стали диаметром 16 мм. На ней располагаются алюминиевые рёбра, которые образуют теплоотдающую поверхность. Большие размеры этой поверхности позволяют избежать теплопотерь даже при интенсивном обдуве. Наружный диаметр нагревателя вместе с оребрением — меньше 4 см, поэтому риск его засорения пылью, грязью или другими предметами, снижающими отдачу тепла, минимален.
- Трубки. Располагаются в несколько рядов для обеспечения максимальной теплоотдачи. Через них нагретые воздушные потоки попадают в воздух.
Вентилятор. Обеспечивает равномерное перемещение воздушных масс. Может быть осевым или радиальным.
- Жалюзи. Устанавливаются в передней части калорифера. Отклоняют воздух, способствуя прохождению нагретых потоков в определённую точку.
- Электрический двигатель. Нужен для работы вентилятора. При мощности обогрева, достигающей 115 кВт, мощность двигателя составляет всего 0,1−0,5 кВт.
- Корпус. Изготавливается из стали с антикоррозийным покрытием либо пластмассы. Имеет несколько крепёжных отверстий, позволяющих закрепить прибор на стене или потолке.
Для регулирования температуры нагрева воздуха в помещении на подводящей магистрали, к которой подключён водяной калорифер с вентилятором, устанавливаются двухходовые или трёхходовые краны. В процессе работы устройство нагревает воздух до 70−100 градусов. Происходит это по следующей схеме:
- 1. Из центральной системы вода поступает в теплообменник.
- 2. Потоки воздуха нагреваются, проходя через горячие трубки.
- 3. С помощью вентилятора нагретый воздух выходит в атмосферу, а остывший — обратно в калорифер.
Тепловую мощность нагревательного прибора водяного типа можно менять с помощью смесителя с двух- или трёхходовым клапаном. Уменьшение температуры воды происходит за счёт смешения горячей жидкости, поступающей в калорифер, и холодной, выходящей из теплообменника. Благодаря такой системе удаётся существенно снизить расходы на отопление больших помещений.
Особенности монтажа
При монтаже калорифера учитываются его технические характеристики и схема воздухообмена в помещении. Среди нескольких вариантов установки самым популярным считается тот, который обеспечивает смешивание рециркуляционного воздуха с приточными потоками.
Если в помещении хорошо работает естественный воздухообмен, прибор можно монтировать в отопительную систему непосредственно в месте воздухозабора, располагающегося в подвалах зданий. При наличии приточной вентиляции оборудование разрешается устанавливать в любом удобном месте. Для создания обвязки узлов в таком случае потребуется:
калорифер;
- насос;
- шаровой кран;
- термоманометр;
- заглушка;
- кран Маевского;
- разъёмное соединение (в виде накидной гайки);
- клапан (трёхходовый или двухходовый).
Сегодня в продаже имеются готовые модели узлов обвязки в различных исполнениях. В некоторых из них, помимо основного набора деталей, присутствуют балансировочные и обратные клапаны, а также очистительные фильтры, предотвращающие засорение и быструю поломку оборудования.
Промышленные калориферы водяного отопления с вентилятором имеют очень большие размеры, поэтому их установкой и подключением занимаются квалифицированные специалисты, применяющие соответствующее оборудование. Приборы, предназначенные для бытовой эксплуатации, значительно меньше и легче, поэтому с их установкой можно справиться самостоятельно. Нужно лишь заранее проверить прочность потолка или стены, на которой будет крепиться калорифер. Наибольшей прочностью характеризуются бетонные и кирпичные перекрытия, средней — деревянные, минимальной — конструкции из гипсокартона.
После выбора оптимального места можно переходить к установке. Сначала требуется закрепить кронштейн с отверстиями, за счёт которого будет держаться корпус прибора. Затем повесить обогреватель и подключить трубы и смесительный узел (его частичный монтаж можно провести перед установкой калорифера).
Врезка в отопительную систему осуществляется посредством сварки металлических труб либо с помощью соединительных фитингов. Во избежание изменения положения аппарата необходимо исключить нагрузку на патрубки, а жёсткие детали заменить на гибкие. В целях изоляции системы и недопущения протечек соединения рекомендуется обработать герметиком.
Расчёт мощности
Отопление больших помещений может быть организовано с помощью одного или нескольких водяных калориферов. Чтобы их работа была эффективной и безопасной, предварительно проводится расчёт мощности приборов. Для этого используются следующие показатели:
- Количество приточного воздуха, подлежащего нагреванию за один час. Может измеряться в м³ или в кг.
- Температура наружного воздуха для конкретного региона.
- Конечная температура.
- Температурный график воды.
Вычисления делаются в несколько этапов. В первую очередь — по формуле Аф = Lρ / 3600 (ϑρ) определяется фронтальная площадь нагрева. В этой формуле:
- l — объём приточного воздуха;
- ρ — плотность наружного воздуха;
- ϑρ — массовая скорость воздушных потоков в расчётном сечении.
На основании полученных значений выясняются предварительные габариты калорифера и сравниваются с ближайшим большим типовым размером. Если получаются слишком высокие значения, подбирается несколько параллельных теплообменников, суммарно обеспечивающих требующуюся мощность.
Чтобы узнать, какая мощность требуется для обогрева определённого объёма воздушных масс, нужно вычислить общий расход подогреваемого воздуха в течение часа, умножив плотность на объём приточных потоков. Плотность рассчитывается путём сложения температуры на входе и выходе из аппарата и деления полученной суммы на два. Для удобства использования этот показатель заносится в специальные таблицы.
На конечном этапе расчётов определяется расход тепла. Для этого используется выражение Q = G х c х (t кон. — t нач.). Буквой G в нём обозначается массовый расход воздуха, буквой c — удельная теплоёмкость воздуха.
На примере расчёты будут следующими. Оборудование, производительность которого равна 10 000 мᶾ/час, должно нагревать воздух от -30 до +20 градусов. Температура воды на входе и выходе из калорифера равняется 95 и 50 градусов соответственно. С помощью математических действий определяется, что массовый расход воздушных потоков составляет 13180 кг/ч.
Все имеющиеся параметры подставляются в формулу, плотность и удельная теплоёмкость берутся из таблицы. Получается, что для отопления требуется мощность 185 435 Вт. При выборе подходящего калорифера это значение нужно увеличить на 10−15% (не более) с целью обеспечения запаса мощности.
Преимущества и недостатки
Применение калориферов водяного типа для отопления обусловлено рядом преимуществ. Основным из них считается энергоэффективность. Затрачивая минимум электричества (только на работу вентилятора), они показывают довольно высокий коэффициент отдачи тепла.
Обогреватели на воде создают сильные температурные перепады порядка 70−100 градусов. Благодаря этому необходимый температурный режим в помещении любого объёма обеспечивается очень быстро.
На покупку и установку приборов не нужно тратить больших средств. Эксплуатация и обслуживание также обходятся дёшево. Устройства универсальны, крепятся на потолке или стенах. Кроме централизованного отопления, для их работы не требуется других систем.
Главный недостаток таких обогревателей заключается в их больших размерах. Установить громоздкие конструкции в обычной квартире невозможно. Найти более компактные и лёгкие модели для эксплуатации в быту непросто.
Add comment